[发明专利]含环戊二烯二噻吩-苯并二(苯并噻二唑)共聚合物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种含噻二唑并喹喔啉单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物、其制备方法以及含噻二唑并喹喔啉单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物的太阳能电池器件、有机电致发光器件及有机场效应晶体管中的应用。 

背景技术

利用廉价的光电子材料制备低成本、高效能的半导体器件一直是半导体器件领域研究热点和难点。 

在光伏领域，目前用于地面的硅太阳能电池由于生产工艺复杂、成本高，使其应用受到限制。为了降低成本，拓展应用范围，长期以来人们一直在寻找新型的光电子材料。聚合物太阳能电池因为原料价格低廉、质量轻、柔性、生产工艺简单、可用涂布、印刷等方式大面积制备等优点而备受关注，如果能够将其能量转化效率提高到接近商品硅太阳能电池的水平，其市场前景将是非常巨大的。 

目前，聚合物太阳能电池的研究主要集中于给体、受体共混体系，采用聚苯并二噻吩(PTB7)与富勒烯衍生物PC₇₁BM共混体系的能量转化效率已经达到7.4%，但是仍比无机太阳能电池的转换效率低得多。 

发明内容

基于此，有必要提供一种可提高半导体器件的能量转换效率的含噻二唑并喹喔啉单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物、其制备方法及应用。 

一种含噻二唑并喹喔啉单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物，具有如下结构式： 

其中，n为10~100之间的整数；R₁为C₁~C₂₀的烷基或为如下结构单元： 

R₂、R₃、R₄为H、C₁~C₂₀的烷基或C₁~C₂₀的烷氧基； 

R₅、R₆、R₇为H或C₁~C₂₀的烷基 

一种含噻二唑并喹喔啉单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物的制备方法，包括如下步骤： 

提供如下结构式表示的化合物A和化合物B， 

A为：B为：

其中，R₁为C₁~C₂₀的烷基或为如下结构单元： 

R₂、R₃、R₄为H、C₁~C₂₀的烷基或C₁~C₂₀的烷氧基，R₅、R₆、R₇为H或C₁~C₂₀的烷基； 

在保护性气体氛围下，将摩尔比为1:1~2:1的化合物A和化合物B在含有催化剂的有机溶剂中进行Stille耦合反应，分离提纯后得到如下结构式表示的含噻二唑并喹喔啉单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物P： 

其中，n为10~100的整数。 

在其中一个实施例中，所述催化剂为有机钯催化剂与有机膦配体的混合物或有机钯催化剂，所述有机钯催化剂选自三(二亚苄基丙酮)二钯、四(三苯基膦)钯及双(三苯基膦)二氯化钯中的至少一种，所述有机膦配体为三(邻甲基)苯基磷，所述有机钯催化剂与所述有机膦配体的摩尔比为1:2~10，所述化合物A和所述化合物B的总摩尔量与所述催化剂的摩尔量之比为10:1~10000:1。 

在其中一个实施例中，所述Stille耦合反应的反应温度为70℃~120℃，反应时间为24小时~72小时。 

在其中一个实施例中，所述分离提纯含噻二唑并喹喔啉单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物P的步骤如下：向Stille耦合反应后的溶液加入甲醇中进行沉降，抽滤、洗涤、干燥后得到的固体物用甲苯溶解，加入到二乙基二硫代氨基甲酸钠 的水溶液中，然后将混合液加热到80℃~90℃，搅拌分层后将有机相层析，减压除去有机溶剂，沉降、抽滤，所得固体用丙酮索氏提取三天，沉降，抽滤得到纯化后的含噻二唑并喹喔啉单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物。 

在其中一个实施例中，所述化合物A的制备过程包括如下步骤： 

提供如下结构式表示的化合物C和化合物D，